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PTP Precision Time Protocol精确时间协议 IEEE1588解决方案(含PTP和PPS)

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发表于 2022-4-8 08:08:03 | 显示全部楼层 | 阅读模式
关键词:PTP  precision time protocol  精确时间协议  以太网时间同步  高精度时间同步  IEEE1588 v2  解决方案  时间敏感网络  TSN  NTP  时间服务器  时间校准  授时  军工GPS GNSS  PPS  1PPS
概述:
IEEE1588协议,也称PTP,是精确时间协议(Precision Time Protocol)的缩写,这是一个用于在网络上同步时间的协议。不同于精度在毫秒级别的NTP,PTP的精度可以达到亚微秒级别(硬件辅助下)。


在Linux环境中,对PTP的支持体现在kernel驱动及用户空间的app两个部分。Kernel里通过必要的驱动提供PTP所需要的精确时钟以及相关网络协议栈。而用户空间的工具来自于linuxptp,这是一个基于IEEE 1588标准的实现。

在一些时间敏感网络,比如车载多MPU之间的时间同步、医院法院等多科室多设备的企事业单位、煤矿油田等工业现场、地震台网重要设备节点之间的时间同步等应用场合都需要部署PTP。

如果整个网络里的所有网络设备都支持硬件PTP,那么整个网络的时间同步的精度将得到极大的提高;如果一个网络中有部分设备不支持硬件PTP,那么可能会引入额外的时间同步抖动。
有硬件PTP支持的网卡具有其自己的本地时钟,用于给收发的PTP消息标记时间戳。此本地时钟会与网络上的主时钟同步,进而同步到Linux的系统时钟。



我司可提供现有硬件平台上的软件PTP实现解决方案、纯硬件实现的单核MPU级别高性价比百兆PTP解决方案、四核处理器级别的双千兆PTP解决方案。


软件PTP可基于当前Linux系统平台升级为支持PTP协议,由于是软件实现,延迟时间会受系统负载而变化,为入门级解决方案,适用于在不改变当前硬件设备部署前提下的升级方案。


纯硬件实现的单核MPU级别高性价比百兆PTP解决方案采用单核Cortex-A处理器平台实现,配以256MB-512MB的内存和256MB或更大容量的Flash,确保PTP协议可以稳定运行,采用支持硬件PTP协议的百兆网络收发器,可作为主机或者从机模式运行,具备较高性价比。

四核处理器级别的双千兆PTP解决方案采用四核A72处理器平台,主频可达2GHz,可配备1-4GB的内存,8-128GB的eMMC或TF卡,运行完整版本带桌面的debian系统,支持两路采用硬件PTP协议的千兆以太网,可以主机或者从机模式运行,并可处理海量数据。还可以配备4G、5G通讯模块。适合边缘计算应用




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发表于 2022-4-8 08:15:21 | 显示全部楼层
单核MPU解决方案演示:
测试结果.png


offset 后面数据的单位为ns,即当前演示的offset值在10us以内


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发表于 2022-4-14 14:23:37 | 显示全部楼层
两个硬件PTP解决方案之间的主从测试:
02_RTC同步.png


01_offset演示.png
offset的单位为ns,即小于1us



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发表于 2022-8-1 17:00:08 | 显示全部楼层
在接收到来自服务器端的1PPS信号后通过GPIO输出,两个设备之间的1PPS延迟约为430ns左右:

1PPS.jpg
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